莆田港東吳港區羅嶼作業區9號、10號泊位工程平面布置方案研究

■楊 金

(福建省羅嶼港口開發有限公司，莆田 351153)

莆田港東吳港區羅嶼作業區9號、10號泊位工程平面布置方案研究

■楊 金1,2

(福建省羅嶼港口開發有限公司，莆田 351153)

作為福建省“兩集兩散兩液”港口布局中“一散”的核心作業區，羅嶼作業區9-10#泊位工程擬建設1個30萬噸級及1個10萬噸級鐵礦石散貨泊位及相應的配套設施，在工程規劃設計過程中，碼頭平面優化布置是難點和關鍵。論文針對羅嶼作業區9-10#泊位實際特點和鐵礦石散貨運輸裝卸特點，對碼頭平面布置的主要影響因素進行分析，探討碼頭岸線布置方案、水域布置方案以及陸域布置各種方案的主要特點和不足，研究成果可供其他類似工程規劃設計參考。

莆田港 作業區 影響因素 平面布置 方案研究

莆田港是中國東南沿海和海峽西岸港口群的重要組成部分，港區位于福建省沿海中部湄洲灣內，東臨臺灣海峽(圖 1)，轄湄洲灣(北岸)、平海灣、興化灣三大港灣，全港包括秀嶼港區、東吳港區、三江口港區以及楓亭作業區、湄洲島作業區，是福建沿海地區重要港口。其主體港區-秀嶼港區位于北緯 25°12'，東經 118°59'，水路東距臺中港、基隆港、高雄港分別為88、178、194海里，北距上海港510海里，南距香港397海里。

圖1 工程地理位置圖

東吳港區包括東吳、羅嶼兩個作業區及湄州、文甲兩港點。羅嶼作業區北起羅嶼北側，南至白嶼南端，東與塔林隔水相望，西側緊臨湄洲灣主航道，地理坐標約為東經119°00′09″～119°01′55″，北緯 25°09′37″～25°11′54″。 羅嶼島面積0.86km2，環島嶼天然岸線長度4.4km，西側主槽水深15～25m，具有良好的建設大型深水泊位岸線資源。

本工程位于羅嶼島西北側岸線，兩端分別與8號泊位和11號泊位相鄰。東西兩側分別為電廠煤炭過駁專用航道和湄州灣主航道。該作業區緊臨湄洲灣公用主航道，岸線順直，水深達25m左右，掩護條件優越，港池水域開闊，水域可挖性良好，港池開挖量及疏浚量較少，岸段覆蓋層薄，基巖面埋藏淺，地質條件好，適合采用重力式沉箱結構。

本文以羅嶼作業區9-10號泊位工程平面布置方案研究為例，分析碼頭平面布置的影響因素，探討9號、10號泊位高效、安全、環保的平面布置方案，并深入總結碼頭平面布置的特點和不足，以期為類似工程平面布置提供參考。

1 工程概況

羅嶼作業區北起羅嶼北側，南至白嶼南端，東與塔林隔水相望，西側緊臨湄洲灣主航道 (圖2)。羅嶼島面積0.86km2，環島嶼天然岸線長度4.4km，西側主槽水深15～25m，具有良好的建設大型深水泊位岸線資源。9號、10號泊位工程位于羅嶼島的西北側。目前，東吳港區羅嶼作業區所有港口岸線均處于自然狀態，待大力開發。

圖2 工程區域位置圖

2 影響因素分析

碼頭平面布局需依據碼頭所在海域的工程地質和水深條件，結合港區總體規劃的定位和功能需求綜合確定。

2.1 自然條件

(1)波浪

湄洲灣是一個深入內陸的狹長形海灣，按照地形條件來劃分，湄洲灣大竹島至青蘭山半島一線以北為灣內，而大竹島至青蘭山半島一線以南至劍嶼的水域為灣口段。灣內以風浪為主，常浪向NE向，頻率26%，實測最大波高1.4m；次常浪向ENE向，頻率17%，實測最大波高1.2m。灣口外海域波浪強浪向為SE向，最大波高為6.5m，其次為NE向，最大波高為6.3m。

(2)潮流

東吳港區附近海域，漲潮主流向一般在10～25°之間，落潮主流向一般在190～200°之間。大潮期間實測漲潮最大垂線流速為 0.97～1.01m/s，流向 15～25°，落潮最大垂線流速為 0.94～1.03m/s，流向為 192～200°；小潮期間，漲潮最大垂線流速為 0.59～0.67m/s，流向 11～16°，落潮最大垂線流速為 0.50～0.65 m/s，流向為 192～199°。

(3)自然水深和泥沙淤積

湄州灣東吳港區羅嶼作業區9號泊位港池自然水深在 21.00～26.00m之間，10號泊位港池自然水深為20.00m。根據規劃港區附近水域2006年4月水文泥沙測驗成果，工程海區含沙量平均值為0.0271kg/m3。進出湄洲灣的泥沙基本趨于相對平衡，相對于納潮量而言，湄洲灣水域沙量很少，是少沙清水的海灣。

碼頭平面布置首先應充分考慮上述波浪、潮流和自然水深、泥沙淤積等自然條件，進行科學合理設計。按照《海港總平面設計規范》(JTJ 211-99)和《開敞式碼頭設計與施工技術規程》(JTJ 295-2000)，碼頭面高程設計應滿足碼頭面不被波浪淹沒的要求[3-4]。此外，碼頭前沿停泊水域設計底高程和碼頭前沿回旋水域設計泥面高程應滿足相應船舶不觸底的要求。10號泊位港池自然水深為20.00m，能滿足停泊要求，不需疏浚挖泥。9號泊位港池自然水深在21.00～26.00m之間，尚有局部水深不能滿足設計要求，需挖深1.00～2.50m左右，港池疏浚量約10.90萬m3。

2.2 莆田港總體規劃及相鄰工程影響

9號、10號泊位工程位于莆田港東吳港區羅嶼作業區，羅嶼作業區規劃為一個具備大宗干散貨物的裝卸、儲運功能，服務后方臨港工業及腹地產業的運輸需求，并具備大宗貨物中轉運輸功能的大型專業化商業運輸港區。此前，東吳港區羅嶼作業區所有港口岸線均仍處于自然狀態。規劃布置大中型散貨泊位15個，形成岸線長4185m，總體陸域面積約4.3km2。具體布置如下：羅嶼東北端沿10m等深線形成岸線1570m，布置5～15萬噸級散貨泊位 6個(圖 3)。

羅嶼西北側向南順流延伸形成岸線約2615m，布設5～25萬噸級及以上大型干散貨泊位約9個。白嶼南端依潮流方向折線建設護岸，至其東側后大致沿地形及2m等深線轉向北，沿羅嶼地形延伸至羅嶼大橋，此段岸線長約1800m，規劃為港口岸線，可布設小型散貨泊位約10個。9號、10號泊位工程南側為8號泊位用地，北側為11號～15號泊位用地 (待建設)。鑒于碼頭建設的永久性特點，進行9號、10號泊位總平面布置時，需詳細分析上述總體規劃以及探析本工程對相鄰待建設工程的可能影響。除了9、10號泊位工程，未來羅嶼作業區還會新建其他泊位工程，因此道路、堆場等布置不僅要滿足9、10號泊位工程的要求，更要與遠期發展的目標相協調，使得羅嶼工作區的港口岸線得到最大限度的利用，發揮應有的社會經濟效益。

圖3 莆田港東吳港區羅嶼作業區規劃圖

3 平面布局

羅嶼作業區9號、10號泊位的平面布局首先以 《莆田港總體規劃》和《湄洲灣(南北岸)港區控制性詳細規劃》為依據，滿足國家和當地政府的有關規定；合理利用岸線和土地資源，本著節省工程投資；統籌兼顧處理本工程與相鄰后續工程的關系，近期建設與遠期規劃的協調。

3.1 碼頭平面布置方案

根據設計方案，羅嶼9#-10#散貨作業區西側岸線為南北走向，碼頭前沿線方位角為7～187°；西北側岸線緊鄰西側岸線端部，碼頭前沿線方位角為58～238°。碼頭設計考慮件雜泊位前沿線順浪布置，碼頭受NE向(常、強浪向)波浪的作用最小。而散貨泊位布置在西側岸線，受件雜泊位的掩護，NE向波浪對其影響較小，可以提高泊位利用率。

(1)碼頭岸線布置

9號泊位為30萬噸級散貨泊位，水工碼頭結構按靠泊40萬噸級散貨船設計，泊位長度總長386m，碼頭前沿線位于自然泥面約-20.00～-26.00m處，前沿線方位角為N186.98～6.98°。10號泊位為10萬噸級散貨碼頭岸壁，泊位長度為275m，碼頭前沿線位于自然泥面約-20.00m處，方位角在N59.18～239.18°之間，與9號泊位前沿線呈127.80°夾角。碼頭面高程以應滿足碼頭面不被波浪淹沒的要求計算，考慮到羅嶼作業區掩護效果良好，按照有掩護港口進行復核，終定碼頭面高程為9.00m(采用秀嶼理論最低潮面為基準面)。碼頭采用卸船機裝卸，皮帶機水平運輸，斗輪機堆取料，移動式裝車機裝火車，通過鐵路疏運出港。

(2)水域布置

碼頭前沿停泊水域寬度取設計代表船型的兩倍船寬，9號泊位取116m，泊位前沿設計泥面高程取-23.50m，需局部疏浚挖泥；10號泊位取86m，泊位前沿設計泥面高程-18.50m，完全利用自然水深。

回旋水域采用圓形布置，9號泊位回旋圓直徑取678m，回旋水域設計泥面高程-18.30m(近期與進港航道一致，可滿足本工程船舶通航要求)，完全利用自然水深，但回旋水域需占用部分航道水域；10號泊位回旋圓直徑取500m，回旋水域設計泥面高程-12.00m，完全利用自然水深。水域平面布置圖如圖4所示。

圖4 水域平面布置圖

(3)陸域布置

本工程后方陸域呈不規則形狀，縱深約1153.3m，寬度約386.0m。在北側、東側和南側新建圍堤與西側碼頭和南側羅嶼島連接形成港區陸域，新建圍堤長1638.1m，形成陸域總面積約45.64萬m2。根據港區生產作業的要求，后方陸域主要布置了碼頭前方作業地帶、堆場區、鐵路裝車區、生產及生活輔助區。

9號泊位為專業化的大型散貨卸船泊位，碼頭結構采用沉箱結構，碼頭上卸船機軌距為30m，前軌距碼頭前沿4m。綜合考慮工藝要求、碼頭結構要求、車輛行使要求等因素，碼頭前方作業地帶寬度確定為37m。10號泊位為碼頭岸壁，碼頭結構采用沉箱結構，碼頭上裝船機軌距為20m，前軌距碼頭前沿3.5m。

礦石堆場布置是碼頭平面布置方案中的關鍵問題，影響整個工程的投資和碼頭的運行效率。因此設計過程中對兩個礦石堆場布置方案進行了比選論證。二者堆場區均布置在港區中間，呈東西向布置，長966.5m，寬327m。不同之處在于，方案一：堆場內共布置4條堆取合一的斗輪機基礎，5幅堆場，其中北側2條斗輪機基礎預留，2幅堆場預留。斗輪機基礎長830.5m，基礎間距63m；方案二：堆場內共布置2條堆料的斗輪機基礎，3條取料的斗輪機基礎，4幅堆場，其中北側1條堆料的和1條取料的斗輪機基礎預留，2幅堆場預留。堆料的斗輪機基礎長825.5m，取料的斗輪機基礎長725.5m，基礎間距68.5m。

堆場布置方案的比選分析：

以上的兩個堆場布置方案在技術上都具有可行性，但從工藝布置、工藝系統投資、堆場設備地基加固和基礎投資、堆場容量、設備維護及管理等多方面深入比較后，發現方案一不但工藝系統設備購置費用及道堆基礎投資均比方案二低，而且堆場容量比方案二多，機型統一，設備利用率高，設備維護管理也較為便利。雖然方案一堆場采用堆取合一形式設備數量及作業線少，但已滿足作業線數量要求，在使用過程中只要加強管理和調度工作完全可以滿足生產要求。因此，無論是從節省工程投資方面，還是碼頭運行效率方面，方案一毫無疑問是最優堆場布置方案。

為與羅嶼跨海鐵路大橋良好銜接，港區鐵路裝車區設于堆場區南側，進港區時曲率半徑為400m。港區鐵路線與堆場區斗輪機基礎平行，共設3股線，每條裝車線可滿足47節車廂同時裝車。鐵路裝車采用移動式裝車機，裝車機軌道基礎布置在鐵路裝車線北側。港區公路環形布置，寬7m，與羅嶼跨海公路大橋銜接。

生產區(包括堆場區和鐵路裝車區)設于港區中間，在生產區西端布置8座轉運站、11條廊道、生產污水處理站和變電所，在生產區東端布置3座平臺和1座調節池。輔建區基于為生產服務、布局合理、節約投資以及人與自然相濡相容的原則，設于港區東端，北側為生產輔助區，布置機修車間、工具材料庫、油污水處理站等，南側為生活輔助區，布置綜合樓、食堂浴室、變電所等。陸域總平面布置圖如圖5。

3.2 平面布置方案特點

(1)深水深用

9號泊位前沿自然水深達20.00～26.00m，前沿水域開闊，具備建設超大型散貨泊位的水域條件。目前湄洲灣主航道為25萬噸級，已立項的湄洲灣航道三期工程(擬建40萬噸級航道)為9號泊位建設超大型散貨泊位創造了航道條件。從世界散貨船型發展趨勢看，散貨船舶大型化成為主方向，散貨船舶大型化將會節約大量的運輸成本。再者，本工程宜采用的重力式結構型碼頭一旦建成，就很難提高碼頭的靠泊等級。因此，為了充分利用深水岸線資源，本階段9號泊位碼頭結構按靠泊40萬噸級散貨船設計，泊位前沿泥面設計高程取-23.50m。

(2)滿足節能的要求

港區平面布置合理，為裝卸工藝提供最便捷的通道及裝卸機械作業用地，最大化避免了各種設備在空、重載條件下的無為行駛。工藝方案的裝卸生產設計可比能源綜合單耗指標均低于《港口基本建設(技術改造)工程項目設計能源綜合單耗評價》中的國家一級標準指標3.6 tce/萬t吞吐量，達到國內的先進水平[5-6]。

(3)近期工程與遠期工程規劃并行

本工程實施前，東吳港區羅嶼作業區所有港口岸線均仍處于自然狀態，近期工程實施的同時，遠期規劃亦勢在必行。根據對本工程經濟腹地形勢分析和吞吐量預測情況，對本工程進行總體布局規劃，重點實施近期工程內容，預留遠期工程位置。

由于羅嶼作業區總體功能規劃為大型干散貨作業區，另結合規劃的集疏運條件和鐵礦石流量流向，在近期礦石堆場北側預留遠期礦石堆場，考慮10號泊位預留發展成專業化鐵礦石裝船泊位的條件。同時，由于10號泊位與后續11～15號泊位相鄰，而后續泊位以卸船功能為主，因此為適應發展的靈活性，設計考慮10號泊位水工結構預留采用橋式抓斗卸船機的承載要求。

圖5 陸域平面布置圖

(4)道路、輔建區布置效果良好

港區內部道路布置采用環狀布置，滿足消防要求和方便運營管理。堆場出場裝車帶式輸送機從堆場西側端部出場，使得帶式輸送機驅動裝置及落料點相對集中，有利于流程的集中控制和除塵，更重要的是，為后方生產生活輔助區創造了舒適環境。

(5)布置方案不足

為滿足船舶安全進出港的操作要求，9號泊位船舶回旋水域按圓形布置，直徑為678m。9號泊位前沿線距航道邊線約440m，因此回旋水域需占用部分航道水域，船舶回旋作業時如協調不當，會與航行在該水域的過往船舶發生碰撞等事故，還可能對碼頭前沿裝卸機械造成損害。因此在本工程建設的同時，應同步建設水上交通管理設施和充實監管力量，建立先進、有效的安全監管設施，從而形成完善的安全保障體系[7]。根據規劃岸線布置，9號泊位和10號泊位之間有一128°夾角，雖然根據《湄洲灣羅嶼15萬噸級散貨碼頭工程數值模擬研究》流場分布結果分析，9號、10號泊位水流總體基本平順，但由于處于Y型水道落潮匯流點附近，且由于128°夾角的存在，轉角附近流態相對較為復雜，轉折處水域可能產生局部回流，漲急和落急時段可能會對船舶的靠離泊和系泊帶來不利影響[8]。因此，建議盡快進行碼頭水域水文泥沙測驗，并針對本工程進行數學模型計算，以全面掌握工程實施前后的流場分布情況，確定合理設計流速，并為船舶安全靠、離泊及系泊作業提供可靠的基礎資料。

4 結語

莆田港東吳港區羅嶼作業區9號、10號泊位工程平面布置充分考慮了自然條件、莆田港總體規劃的影響，將近期工程與遠期工程發展有機結合。9號泊位碼頭結構按靠泊30萬噸級散貨船設計、預留遠期堆場、預留10號泊位水工結構采用橋式抓斗卸船機的承載要求，最大限度利用了羅嶼作業區的深水岸線資源。堆場區、鐵路裝車區以及輔建區布置有序，完美契合，在碼頭高效運轉的情況下，亦能達到安全、環保和節能的效果，充分體現了可持續發展的海岸帶、海洋開發戰略。該泊位工程設計經驗可為類似工程平面布置提供參考。

[1]交通部規劃研究院.莆田港總體規劃[R].北京：交通部規劃研究院，2008.

[2]福建省交通規劃辦.湄洲灣(南北岸)港區控制性詳細規劃[R].福州：福建省交通規劃辦，2009.

[3]JTJ 211-99，海港總平面設計規范[S].

[4]JTJ 295-2000，開敞式碼頭設計與施工技術規程[S].

[5]中交水運行業能源利用監測中心水運工程監測站.莆田港東吳港區羅嶼作業區9號、10號泊位工程節能評估報告[R].北京：中交水運行業能源利用監測中心水運工程監測站，2009.

[6]JTT 491—2003，港口基本建設(技術改造)工程項目設計能源綜合單耗評價[S].

[7]上海海事大學.莆田港東吳港區羅嶼作業區9#、10#泊位工程通航安全評估報告[R].上海：上海海事大學，2011.

[8]國家海洋局第三海洋研究所.湄洲灣羅嶼15萬噸級散貨碼頭工程數值模擬研究[R].廈門：國家海洋局第三海洋研究所，2009.

[9]中交第三航務工程勘察設計院有限公司.莆田港東吳港區羅嶼作業區9號、10號泊位工程初步設計[R].上海：中交第三航務工程勘察設計院有限公司，2011.